冲落式坐便器参数化CAD系统的研究与软件开发.pdf

摘要摘要卫生瓷产品是现代家庭不可缺少的卫生设备6陶瓷产品的设计、制造和使用 在中国有着悠久的历史。自1993年以来，我国卫生陶瓷的总产量稳居世界第一，成为陶瓷的生产、消费大国。但就产品质量而言，我国卫生陶瓷产品属于中低档 次，外资企业及合资企业生产的产品与进口产品一起占据了国内高档产品的主要 市场。针对陶瓷制造业目前手工作坊式的产品开发模式，将CAD/CAM/RP技术应用 于陶瓷产品的设计开发可以提高产品的质量、缩短产品的开发周期、降低开发费 用，提高企业对市场的反应能力和适应能力。这在推动我国陶瓷企业的标准化、信息化发展方面具有重大意义。结合企业的实际需求以现有的CAD软件为平台进行企业本地化的二次开 发，是提高CAD软件使用效率，扩大CAD软件应用范围的一个重要内容。本 文在对典型的卫生瓷产品一坐便器造型分析的基础上，以UG软件为平台开发了 坐便器参数化CAD造型模块。主要内容包括：1.分析目前市场流行的通用CAD软件的造型功能及其二次开发工具，针对陶瓷 洁具产品的造型特点，选择UG软件作为系统的开发平台。Z 分析坐便器产品的形状特征，对坐便器采用不同方式多次造型，找出较好的 建模方式和组合方案，建立参数化CAD模型。3.坐便器作为一个产品整体，各组成单元形状大小的改变有可能影响其它组成 单元。本文对各组成单元之间的特征关联进行了分析和论述。4.提取能够完全表征产品形状的特征线，选用合适的曲线及曲线组合表示特征 线。提取参数点作为特征线的控制点以控制点的相对位置作为用户输入的 数据源。5.研究了 UG API函数的调用和使用规则。介绍了讦函数的命名规则、UF数 据结构标识、UF的License、UF的Object、Body和Feature等概念的区别 以及UF的特征识别。6.以Visual C+6.0作为程序调试开发平台,利用UG/Open API、UlStyler.MenuScript等二次开发工具编写用户程序，实现坐便器参数化CAD系统。坐便器CAD系统提供了友好的向导对话框界面和参数化的特征曲线。在向导 广东T业大学工学硕1.学位论文提示下，用户可以对坐便器产品方便快捷的建模。参数化的特征曲线随着用户对 界面控件的调节实时更新。坐便器参数化CAD系统的开发与研究不但为坐便器设 计人员提供了方便快捷的建模方式，也为其它洁具产品的开发提供了可靠的理论 基础和可行的技术路线。关键词：陶瓷产品；坐便器；参数化；CAD；UG：二次开发AbsiraclAbstractSani tary ceramic are necessary in modern family.The design,manufacture and use of ceramic have a long history in China.Since 1993,the total output of sanitation ceramic in our country stands first steadily in the world.As for quality,the sanitation ceramic of our country situated at the secondary and third class,while that of the foreign and the joint companies hold the main market.At present,manual operation has been the main method in the developing and manufacturing of ceramic product in China.The application of advanced technologies,such as CAD/CAM/RP to the developing of ceramic can improve the product quantity,shorten the developing cycle,reduce the developing cost,and reinforce the competitive and adaptive abilities of corporation in the market.According to the practical demand of corporation,further development based on CAD software is an important aspect of improving the using efficiency and extending the area of CAD software.Based on the analysis of flush toilet modeling that is one of the typical ceramic,with UG as software platform,flush toilet parametric CAD system is developed.It mainly includes the following contents.1.The modeling function and further developing tools of the popular CAD software in the market are analyzed.According to the modeling character of sanitary ceramic,UG is selected as developing software platform of this system.2.附th analyzing the shape character of product and modeling with various methods,preferable modeling and combination method is selected and parametric CAD modeling is set up too.3.Flush toilet is a product composed of several parts.The changes of one part in shape and dimension may affect others*.The characteristic 广东.业大学工学领I:学位论文relations among these parts are analyzed and discussed in this paper.4.Feature lines that can fully describe the shape of product are abstracted.Moreover,these lines are depicted with preferable curve or multi curves.The control points are abstracted from the feature lines.Their relative positions are input by user as data source*5.The using rules of UG API functions are researched.Naming rules,identities of data structures,License,the differences of concepts among Object,Body and Feature of UF are introduced.6 Visual C+6.0 is used as the developing environment.User program is complied with the further developing tools of UG such as UG/Open API UlStyler and MenuScript,Flush toilet parametric CAD system is realized in the end.Friendly interface of wizard dialogs and parametric feature curves are provided in the CAD system.Following the guide of the wizards,it is facile and expeditious for user to design product models.The shapes of parametric feature curves are synchronous updated with adjusting by user.The development and research of flush toilet parametric CAD system provides not only facile and expeditious modeling method for product designs but also reliable theories and viable technology routes for the development of other sanitary ceramic.Keywords：ceramic;flush toilet;parametric；CAD;UG;further developmentIV第一4绪检第一章绪论1.1 课题研究的背景及意义陶瓷制造业是我国的传统产业之一，陶瓷产品的设计、制造和使用 在中国有着悠久的历史。自1993年以来，我国卫生陶瓷的总产量稳居世 界第一，成为陶瓷的生产、消费大国川。但是，就产品质量而言，我国 建筑卫生陶瓷产品还属于中低档次，高档产品仅占总产量的1015%。外资企业及合资企业生产的产品，与进口产品一起占据了国内高档产品 的主要市场。这意味着我国只是陶瓷生产大国，而非生产强国。主要原 因在于国内陶瓷产品的设计和制作方式仍沿用传统的手工作坊模式，缺 乏自主开发全新产品的能力，主要采用仿制的形式开发产品，而且，产 品的尺寸精度、外形光滑度及对称性都难以达到很高的水平。其后果是，新产品难以适应瞬息万变的市场行情，导致企业缺乏市场竞争力。改变 这种传统的手工作坊式的产品设计开发模式已经成为我国陶瓷企业需要 迫切解决的问题。以典型卫生陶瓷产品一坐便器为例，其传统的产品开发流程为：设计人员根据产品的概念或样品，绘制坐便器外形尺寸简图；根据产 品简图，放大比例制作粘土毛坯。采用石膏浆、样板等材料堆积、修 改，形成初始工作模；初始工作模翻制试验毛坯，烧制后进行冲水性 能的测试、产品性能及外观的评估，修改初始石膏工作模。重复此过程 直到满足要求。由合格的石膏模翻制树脂母模，树脂母模批量翻制石 膏工作模（每个石膏工作模只能翻制80120个产品泥坯）。石膏工作 模批量生产洁具产品。在产品的整个开发过程中，由于采用手工方式，初始毛坯的尺寸精度、曲面外形的光滑度以及外形的对称性都难以有精 确保证，而且对石膏模修改，也是根据模具设计者的肉眼观察或手工量 具来确定，所以，可能需要反复多次修改石膏模、烧制初始毛坯和测试 评估，新产品开发的周期和费用难以预测和控制。广东业大学学硕I:学位论文采用基于CAD/CAE/RP的快速集成制造技术可以避免手工作坊模式存 在的弊端。首先，陶瓷产品的造型采用了专用软件的三维CAD数据模型，其尺寸精度般可以达到土0.10.2mm,完全满足陶瓷产品的精度需要，可以减少修改石膏模的次数。其次，采用CAE软件代替烧制的产品样件做 冲水性能分析，避免了反复多次的样件烧制工序。再次，采用于RP技术 制作陶瓷样件或直接制作树脂模，大大提高了模具的制作效率。因此，将快速集成制造技术应用于陶瓷产品的开发制作，可以大大缩短产品的 开发周期，降低产品的开发费用。这在推动我国陶瓷企业的标准化、信 息化发展方面具有重大意义。课题来源于广东省科委十五攻关重大科技专项“复杂陶瓷产品快速 集成制造技术研究工1.2 课题的国内外研究现状1.2.1 CAD技术在陶瓷行业中的应用随着CAD技术的逐渐成熟和CAD软件的广泛应用，许多陶瓷企业开 始使用一些通用型的CAD软件对新产品进行辅助设计和开发。AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，它在二维绘图领域拥有广 泛的用户群.在陶瓷行业也得到了较好的应用。产品开发人员利用它强 大的二维功能（如图形绘制、尺寸标注、公差标注等），绘制产品的工程 图及尺寸安装图。同时，针对陶瓷产品的自身造型特点，利用AutoCAD 提供的AutoLISP.ADS、ARX等二次开发工具自行开发一些简单的特征模 块来提高绘图效率。但是，AutoCAD软件本身的三维造型功能不够完善 和强大，难以适应具有复杂曲面产品的三维造型设计。Photoshop、CoreDraw 3Dmax等软件被广泛用于洁具产品的效果展 示、渲染和广告设计中。这些软件产生的图形不具备实际产品的参数约 束关系和尺寸结构关系，因此，难以为后续的CAE/CAM/RP设备提供有效 的产品数据模型。目前,，微机平台上的三维CAD软件已经成熟，在国内CAD应用较为2第一章 绪论广泛的三维CAD软件有PTC公司的Pro/E、EDS公司的UGTI.SolidWorks 公司的SolidWorks、SDRC公司的IDEAS等。这些三维软件的功能都能满 足或基本满足洁具产品的复杂建模要求。但是，洁具产品的形状复杂多 变、设计参数繁多，要求陶徭产品设计人员具备较高的CAD软件使用水 平。CAD软件的使用又要求用户具备相应的计算机知识和操作能力，并 要经过一段时间的软件培训。三维CAD软件使用的复杂性、洁具产品设 计的复杂性使得陶瓷产品的设计开发人员必须既具备本行业知识又具备 相应的计算机知识，这就阻碍了三维CAD软件在陶瓷行业的推广和使用。综合CAD软件的使用情况，CAD软件在卫生陶瓷行业中的应用还停 在二维工程图阶段。通用的三维CAD软件由于使用的复杂性，难以在陶 瓷行业普及，1.2.2 国内科研院校开发的洁具CAD软件基于陶瓷产品造型设计需要，国内许多科研院校开发了一些专用的 CAD软件及计算机集成制造系统，这些CAD软件大致可分为三类：自主 开发的CAD软件；基于通用CAD软件平台的二次开发：陶瓷企业中的计 算机集成制造系统。1.自主开发的CAD软件山东轻工业学院胡昌盛老师等开发了“陶瓷制品造型计算机辅助设 计系统:该软件基于 NURBS(Non-Uniform Rational BSpline)曲 线和曲面建立数学模型，采用Torrance-Sparrow法进行光照处理，使 用Turbo.C语言进行程序设计和编写。该系统包括旋转体、非旋转体、拼接、图案设计，光线跟踪、仿真彩设计和尺寸标注等功能，具有三维 造型迅速，立体感强，易于修改等优点，并可实现打印机图形输出。从 软件设计的产品模型来看，主要用于盘、碟、壶、碗等简单陶瓷产品的 造型设计和各种贴图及真实感设计，不具备对复杂洁具产品造型设计的 能力。2,基于通用CAD软件平台的二次开发基于通用CAD软件平台的系统开发是一种简捷高效的开发方式。由 3广东工业大学T.学硕I1学位论文于AutoCAD.MDT等软件在国内具有广泛的使用基础，所以专用的陶瓷产 品的CAD软件的二次开发基本上以Autodesk公司的AutoCAD、MDT等系 统作为软件的开发平台。(1)四川大学殷国富教授等开发的“卫生瓷产品设计CAD系统，该系统以MDTL0为软件开发平台，采用ARX作为开发工具。造型模 块的编程语言为Visual C+4.2,流道分析模块的编程语言为Fortran%。操作系统为Windows95或WindowsNTs 0。系统由产品实体造型和流道分 析这两个主要模块，以及图形转换和输出、帮助等模块组成。其中实体 造型模块包括参数化造型设计和交互式造型设计两部分。参数化造型设 计是在整个三维实体造型完成之后，再对流道分析计算；交互式造型设 计是利用二维的流道中心线做流道分析计算，然后依次完成造型设计。在系统设计中，引入虚拟现实(Virtual Reality)技术，为用户提供各 种虚拟陈设环境，使得用户身临其境地选择产品，不断提供反馈意见。系统的参数化造型设计模块的开发路线是：L对洁具产品根据造型 特点进行适当的分类；2.将产品分解成几个部件组合而成：3.建立产品 与部件之间、部件与部件之间的尺寸约束关系。在具体实现中，系统通 过对Bezier曲线进行分段、拟合、拼接，以及自行开发的一些特殊算法，来实现产品部件轮廓线的绘制和调整网。该模块的主要局限是：在产品部件轮廓线的设计中(例如，与对称 平面重合的剖切面上水包外廓曲线的设计)，较多地采用了圆弧、直线等 线条的拼接组合，导致曲线之间的相互约束关系过于复杂，调整幅度较 小，调整难度较大。三维的CAD造型变化幅度小，难以达到用户的造型 要求。(2)西南工学院尹显明、夏季等开发的SFCADS系统SFCADS(Sanitary Fixture CAD System)在 MDT 平台上用 C 语言开 发而成，具有二维产品造型、产品图形库、标准数据库、性能优化分析、图形处理及输出等功能模块。在它的三维产品造型模块中，以基本参 数和约束条件为主要输入，自动或交互式生成产品的三维形体。其主要 功能有：基本构件图库、造型与拼合、着色渲染等。由于该系统采用标 准数据库和产品图形库来管理产品的所有二维、三维信息参数以及图形 4第一黄绪论_等，一旦系统确定后，用户很难修改、添加新信息、新产品图形。同时，系统时用户的使用要求也较高。3.陶瓷企业中的CIMS随着信息技术的发展和计算机应用的广泛深入，陶瓷企业开始应用 基于网络和数据库的CAD、ERP、MRPII等系统来管理企业的整个经营管 理活动。针对陶瓷产品制造过程的特点，重庆大学制造工程研究所建立 了一种“陶瓷产品计算机集成制造系统”的体系结构网，开发了陶瓷企 业管理信息系统的集成技术、陶瓷产品的计算机辅助全过程设计的集成 技术、陶瓷产品模具制造过程的数字化技术、陶瓷虚拟产品技术和陶瓷 产品逆向工程技术等关键技术，并以重庆兆瓷有限公司为应用企业，实 施了我国陶瓷行业第一个CIMS应用示范工程。该系统主要包括计算机网络系统和数据库系统等支撑分系统，以及陶 瓷产品工程设计系统和陶瓷企业管理信息系统等功能分系统。陶瓷产品 工程设计系统包括陶瓷产品造型CAD、花案CAD,模具CAD.CAPP和产品 数据管理等子系统。在系统中，陶烧产品造型CAD子系统采用英国DELCAM公司的 PowerShape来设计产品的白磁三维模型和二维图；陶瓷产品花案CAD子 系统采用Corel公司的CorelDraw和Adobe公司的Photoshop设计花案。造型CAD子系统与花案CAD子系统的集成，即是产品的彩瓷三维效果设 计。采用3DMAX,将花案贴合到产品的白瓷三维模型上，从而得到陶瓷 产品的彩瓷三维效果图。产品设计完成后，PowerShape将产品三维模 型转化为STL格式文件，3DMAX读入STL格式的产 品三维模型文件，再 将由CorelDraw或Photoshop设计的花案图形文件(CDR,PSD,BMP,JPG,TIF等)读入并贴合到产品三维模型上，然后再给模型赋以必要的材质和 光照，从而得到陶瓷产品的彩瓷三维效果图。从系统功能的实现过程来看，该陶瓷产品造型CAD子系统只是几种 CAD软件的综合使用，而不是专用的三维CAD造型软件的开发，其中的 CAD造型系统存在操作复杂、产品造型时间较长等通用CAD软件具有的 问题。5广东丁.业大学T学硕1:学位论文1.2.3国外的洁具产品CAD研究情况Weber R.设计的 PCMS（The Personal Computer Monitoring System,微机监控系统）提供建筑瓷砖（Building bricks）生产过程中设备运行、材料需求等各方面的详细情况，并可以文本或图表的方式显示。PCMS 由“eCAD Plus“Industry-specific CAD、Sanitary 和Spot view 四个功能部分组成。PCMS的微机版4（Microstation Versions 可以允 许用户定制系统的应用功能。Coole T.J.，Cheshire D.G.，Mesquita R.M.D.等研究、分析了 应用 CNC（Computerized Numerical Control,计算机数值控制）自动 设备来制造陶瓷产品原型的可能性、实现方法和技术优势。英国DELCAM公司的PowerShape是一个三维线框、曲面和实体集成-一体的面向加工的三维设计系统，突出面向加工的造型功能。针对陶瓷 产品的材质和产品成型过程中的收缩率，PowerShape中对某些功能做了 优化，使其更方便地用于陶瓷产品的造型设计。从软件功能的角度上讲，PowerShape只是一种通用的CAD软件q1.3本文研究的内容及实现方法本文就“复杂陶瓷产品快速集成制造技术研究”项目第一环节的主 要部分一冲落式坐便器参数化CAD系统进行了研究和开发。最终目标是 在现有的CAD软件中开发内嵌的冲落式坐便器造型专用模块，使冲落式 坐便器产品的全新开发系列化和简单化，面向那些拥有丰富的陶瓷产品 开发制作经验、缺乏计算机造型知识的技术人员提供服务，并为快速集 成制造技术的后续CAE、RP环节提供数据模型。本文研究的主要内容及 实现方法主要包括以下几部分：系统需求分析及概要设计坐便器CAD系统的开发是面向陶瓷产品开发技术人员服务的。首先，要深入企业调研，了解产品的设计方法和过程。与产品设计人员沟通和 交流，进行功能需求分析，提出系统的总体目标，并对系统概要设计。6第一审结论E2.产品建模的曲面理论坐便器产品的造型多为自由曲面。了解工业产品造型设计中的相关 曲线、曲面知识，作为产品建模分析的理论基础。3 系统参数化建模系统参数化建模是根据冲落式坐便器的外形特征和数据，采用通常 的建模方式建立坐便器的参数化CAD模型。对坐便器采用不同方式和命 令分别多次造型。通过分析和比较，找出较好的建模方式和组合方案。对坐便器模型进行分析，提取能完整并简洁表达产品各部分造型的特征 线。分析各个组成单元特征的关联，提取特征线上的主要控制点。以控 制点的坐标作为数据的输入源，建立参数与实体模型之间的关联，达到参 数化设计的目的。4.系统实现定制系统界面菜单、工具条和对话框。设置各个对话框的调用关系，形成人机交互式的CAD建模流程，建立程序的主框架。编写用户程序，调用支撑软件的API建模函数，实现参数输入与建模的集成，最终实现 参数化的CAD建模系统。5.系统测试及安装程序的制作对系统模块进行测试，挖掘错误和漏洞并及时返回系统应用程序，修改和完善。对开发的模块打包，制作向导安装程序。7广东T业大学工学硕卜学位论文第二章系统需求分析及概要设计2.1系统总体目标开发冲落式坐便器参数化CAD造型系统。面向陶瓷产品开发技术人 员，提供方便快捷的冲落式坐便器建模方式，生成的数据模型为后续的 CAE冲水模拟和RP快速成形加工提供数据支持。2.2系统的功能需求分析系统的设计开发应符合工程标准，满足工程技术人员的设计习惯和 要求，系统的运行过程是对具体产品设计过程的模拟。产品的设计过程 采用向导的形式，界面友好，操作简单。产品的模型为参数化模型，其 尺寸大小由用户输入的尺寸参数确定，其形状随控制参数的调节动态实 时的变化。软件应具有较强的容错能力，对用户的不当操作警告提示，而不会导致系统的崩溃和死机，提高软件使用的安全可靠性。系统有良 好的扩充性，便于软件后续版本功能的进一步增强。2.3系统运行的环境运行环境包括CAD软件所依赖的硬件平台和软件平台。一般的说，硬件是CAD系统的基础，软件是CAD系统的核心。I”任2.3.1系统运行的硬件环境微机CAD系统以32位或64位微机作为主机，并配有高分辨率图形 显示系统、大幅面绘图仪、高容量硬盘等CAD必备硬件，从而保证了 CAD 工作的顺利进行。许多过去只能在工作站上运行的著名高端CAD支撑软 8一 第一圆 系统需求分析及概要已计件现在均有移植到微机上的版本。微机CAD系统具有丰富的商品化支撑 软件和应用软件，其原始投资小、见效快、成本低、具有良好的可扩充 性，将成为今后国内外中小企业开展CAD工作的主要型式。所以，系统 运行的硬件环境确立为微机系统。2.3.2系统运行的软件环境系统运行的软件环境包括系统软件和应用支撑软件0系统软件是与 计算机硬件直接关联的软件，起着扩充计算机的功能以及合理调度与运 用计算机的作用。支撑软件是在系统软件的基础上研制的，它包括进行 CAD作业时所需的各种通用软件UNIX操作系统以其多用户、多任务的特性与数据管理、网络支持能 力为CAD系统提供了比较可靠的工作平台。然而，UNIX操作系统专业性 比较强，一般工程技术人员难以掌握。随着CAD硬件平台不断向微机下 移，以及Windows NT/2000/XP/2003操作系统性能的提升，Windows系 列操作系统因其界面简单、友好而深受广大工程技术人员的欢迎.另外，它还有很强的数据管理、网络通信及支持能力，同样可以胜任大型CAD 应用项目的开展。所以，Windows系列操作系统有着更大的优势。系统 运行的操作系统选择Windows 2000及更高系统版本。支撑软件是CAD软件系统的核心，是为满足CAD工作中一些用户的 共同需要而开发的通用软件。CAD/CAM技术从诞生至今已有三十多年的 历史，历经二维绘图、线框模型、自由曲面模型、实体造型、特征造型 等重要发展阶段，期间还伴随着参数化、变量化、尺寸驱动等技术的融 入，形成了种类繁多的商品化支撑软件。按其功能特点可以分为3类：高端CAD软件、低端CAD软件和中端CAD软件。L高端CAD软件Pro/Engineer是美国PTC公司的产品。Pro/Engineer以参数化设计 技术而闻名，目前广泛应用于机械、电子、模具、汽车、航天、家电等 行业。【它可以实现造型设计、机械设计、模具设计、加工制造、机构 分析、有限元分析和产品数据管理等，是一个全方位的3D产品开发软件。9广东工业入学工学硕上学位论文PTC公司提出的单一数据库，参数化、基于特征、全相关及工程数据库 再利用等概念改变了传统的MDA（Mechanical Design Automation）的 概念，成为当今世界MDA领域的新标准。利用该概念开发出来的第三代 Pro/Engineer软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有的用户能 够同时进行同一产品的设计制造工作，即实现所谓的并行工程。Pro/TOOLKIT是PTC提供的用户化工具包，即应用程序开发接口（API）。Pro/TOOLKIT为用户提供了一个C语言的函数库，可以通过编写C语言 代码，实现开发结果和Pro/E的无缝集成，丰富和扩充Pro/E的功能|四。Unigraphics（简称UGII）是UGS公司的旗舰产品。该公司首次突 破传统CAD/CAM模式，为用户提供一个全面的产品建模系统。在UGII 中，优越的参数化和变量化技术与传统的实体、线框和曲面功能结合在 一起，用户可根据造型的需要灵活地选择合适的方法。UG11作为制造领 域的一种CAD/CAM高端软件，在复杂零件造型特别是曲线曲面方面具有 较大优势。UGH是知识驱动自动化技术领域的领先者，实现了设计优化 技术与基于产品和过程的知识工程的组合，大大提高了产品的设计开发 效率。EDS公司在2001年9月完成并购UGS和SDTR公司组成PLM solutions事业部，开发了 EDS PLM系统其中的NX Architecture部 分不但为Unigraphics提供了新一代系统架构和开发平台，还为 Unigraphics.Ideas的融合提供了技术和系统层面的基础。UG由2002 年新版本开始改名为 Unigraphics NX。UG 提供了 UG/Open GRIP.UG/Open API、UTStyler.MenuScript等二次开发工具，以满足用户专业化的要 求aI-DEAS是美国SDRC公司开发的CAD/CAM软件o I-DEAS在 CAD/CAE/CAM 一体化技术方面一直雄居世界榜首，软件内含诸如结构分 析，热力分析、优化设计、耐久性分析等高级分析功能。I-DEAS MasterSeries5软件系统的推出帮助工程师以极高的效率，在单一数字 模型中完成从产品设计、仿真分析、测试直至数控加工的产品研发全过 程。I-DEAS提供了面向对象的OPEN IDEAS类库和OPEN LINK语言。用 户可以综合采用C+、VB等高级语言调用Open Ideas类库，和使用 OPEN LINK语言编写程序文件两种方式进行二次开发，达到用户化要求。10一 第一堂系续需求分析及概要设计2.低端CAD软件AutoCAD是Autodesk公司的主导产品。AutoCAD是当今最流行的二 维绘图软件，在二维绘图领域拥有广泛的用户群。AutoCAD有强大的二 维功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注以及二次开发等 功能，同时有部分三维功能。从AutoCAD R11到AutoCAD2000,Autodesk 公司先后为用户提供了 ADS、ARX、AutoLlSP.VBA四种二次开发的工具。在许多实际应用领域（如机械、建筑、电子）中，一些软件开发商在 AutoCAD的基础上已开发出许多符合实际应用的软件。【CAXA电子图板和CAXA-ME制造工程师软件的开发与销售单位是北京 北航海尔软件有限公司（原北京航空航天大学华正软件研究所）。该公 司是从事CAD/CAE/CAM软件与工程服务的专业化公司。CAXA电子图板 是一套高效、方便、智能化的通用中文设计绘图软件，可帮助设计人员 进行零件图、装配图、工艺图表、平面包装的设计，适合所有需要二维 绘图的场合，使设计人员可以把精力集中在设计构思上，彻底甩掉图板，满足现代企业快速设计、绘图、信息电子化的要求。3.中端CAD软件MDT是Autodesk公司在PC平台上开发的三维机械CAD系统。它以 三维设计为基础，集设计、分析、制造以及文档管理等多种功能为一体；为用户提供了从设计到制造一体化的解决方案。由于该软件与AutoCAD 同时出自Autodesk公司，因此两者完全融为一体，用户可以方便地实现 三维向二维的转换。MDT为AutoCAD用户向三维升级提供了一个较好的 选择。SolidWorks是生信国际有限公司推出的基于Windows的机械设计软 件。生信公司是一家专业化的信息高速技术服务公司，在信息和技术方 面一直保持与国际CAD/CAE/CAM/PDM市场同步。该公司提倡的“基于 Windows的CAD/CAE/CAM/PDM桌面集成系统”是以Windows为平台，以 SolidWorks为核心的各种应用的集成,包括结构分析、运动分析、工程 数据管理和数控加工等SolidWorks是微机版参数化特征造型软件的新 秀，该软件旨在以工作站版的相应软件价格的1/41/5向广大机械设计 人员提供用户界面更友好，运行环境更大众化的实体造型实用功能。该 II广东工业大学工学硕上学位论文软件可以应用于以规则几何形体为主的机械产品设计及生产准备工作 中，其价位适中网。金银花(Lonicera)系统是由广州红地技术有限公司开发的基于 STEP标准的CAD/CAM系统。该系统是国家科委863/CIMS主题在九五”期间科技攻关的最新研究成果。该软件主要应用于机械产品设计和制造 中，它可以实现设计/制造一体化和自动化。该软件起点高，以制造业最 高国际标准IS0T0303(STEP)为系统设计的依据。该软件采用面向对象 的技术，使用先进的实体建模、参数化特征造型、二维和三维一体化、SDAI标准数据存取接口的技术；具备机械产品设计、工艺规划设计和数 控加工程序自动生成等功能；同时还具有多种标准数据接口，如STEP、DXF等；支持产品数据管理(PDM)。目前金银花系统的系列产品包括：机 械设计平台MDA、数控编程系统NCP、产品数据管理PDS、工艺设计工具 MPP。机械设计平台MDA是金银花系列软件之一，是二维和三维一体化 设计系统。目前，MDA1.7版已投放市场，MDA99版也已发布。金银花MDA 在国内率先实现商品化，并向国外三维CAD软件发出了强有力的挑战。通用的商品化软件无论其功能再齐全，适应性再强，也很难满足不 同行业形形色色具体产品设计的要求。根据本行业的实际情况，在通用 CAD软件基础上进行二次开发，形成具有行业特色的产品CAD设计系统，才能有效的提高产品的设计效率，降低劳动强度和设计成本。对系统开 发平台的选择应从以下几方面考虑：1,软件的建模功能和性能。二次开发不同于一般的软件开发，主要在于 它不是从底层开始的软件设计，而是在已有的软件上进行的开发，其最 大的特点就是继承性。二次开发后的软件功能和性能在很大程度上取决 于软件平台本身的功能和性能。2,软件的二次开发功能和性能。对于软件的二次开发功能和性能，从两 方面考虑，一方面开发功能是否齐全、接口是否简单，另一方面开发语 言是否是通用的高级语言，编译环境是否优良。3,软件的市场占有量。无论是通用的商品化软件还是专用软件它的最终 目的是占有市场，获得利润。陶瓷洁具产品造型比较复杂，通常多为不规则曲面，要求软件具有 笫一掌系统需求分析及概要次计强大的曲面造型功能。UG除了具有强大的曲面造型优势外，还提供了 UG/Open GRIP.UG/Open API.UlStyler.MenuScrip t 等二次开发工具。UG/OPEN API提供了直接到UG的编程接口，其核心包含了约2000个C 函数，在VC环境下编译可以实现几乎所有的UG操作。UlStyler.MenuScript使得用户对菜单、工具条、对话框的编辑简单有效。UG自 1990年进入中国市场以来，发展迅速，在航空航天、汽车、机械、计算 机及外设、家电等领域拥有越来越多的用户群。所以，以UGII为洁具产 品CAD系统的开发支撑平台是一个合理的选择。2.4系统概要设计坐便器CAD系统整体分为产品设计和产品修改两部分。其系统功能 结构如图2-1所示。产品设计包括整体设计和各组成单元设计。整体设 计是对产品的类型和整体尺寸给予选择和限定。各组成单元设计则是对 产品的详细形状和结构进行设计产品修改是通过调用原有的数据文件 对原来产品进行修改形成新的数据模型。坐便器CAD建模产品设计产品修改整体设计各组成单元设计产品择蜜设计 I推窑设计I专设让调用原有 数据文件图2-1系统功能结构图Figure2T the functions construct ion of system13广东工业大学T.学顺1 学位论文第三章产品建模的曲面理论工业产品造型设计中，对于诸如飞机、汽车，船舶等具有复杂外形的产品，需要用大量的自由曲线和自由曲面来描述其几何形状。现代产品设计中越来越多 的引入了流线造型使的自由曲线和自由曲面的应用进入了 一个更加广泛的领域。在曲面造型系统中，对自由曲线和自由曲面形状信息的计算机描述与处理是最重 要的内容，其核心问题是要解决既适合计算机处理，且有效地满足形状表示与几 何设计要求，又便于形状信息传递和产品数据交换的形状描述的数学方法】囹。数学上通常用3种方式表示曲线和曲面：显式表示、隐式表示和参数表示。在对 自由曲线和自由曲面的描述中主要采用参数表示。参数形式的主要优点是：令曲线或曲面上的点可按顺序计算，不必解非线性方程；参数曲线或曲面容易变换（如平移、旋转等），不必要逐点变换，只要对